● 摘要
长翅素木蝗（Shirakiacris shirakii）、疣蝗（Trilophidia annulata）和日本蚱（Tetrix japonica）分别属于直翅目（Orthoptera）的斑腿蝗科（Catantopidae）、斑翅蝗科（Oedipodidae）和蚱科（Tetrigoidae），广泛分布于我国大部分地区。目前，关于直翅目昆虫的研究主要集中在形态学、种群遗传多样性、线粒体全基因组学以及系统发生等方面，有关这三种蝗虫的miRNA研究还处在空白阶段。
本研究以长翅素木蝗、疣蝗、日本蚱的若虫和成虫两种虫态作为实验对象，对这六个样品分别构建小RNA测序文库，利用Illumina HiSeqTM 2000高通量测序平台对六个样品测序。对获得的原始reads进行过滤，长度分布分析，并与参考基因组比对，然后对其进行生物信息学分析，包括已知miRNA的鉴定，新的miRNA的预测，通过表达量差异比较获得每个物种中成虫和若虫中表达量显著差异的miRNA，并对这些miRNA进行靶基因预测和GO、KEGG功能注释及富集分析。获得的主要结果如下：
（1）长翅素木蝗成虫文库获得206个物种间保守miRNA，若虫文库获得203个物种间保守miRNA，分别对应着951,089和637,545条序列拷贝数。其中，两个文库中共同表达的miRNA为187个（84.23%），成虫中特有的为19个（8.56%），若虫中特有的为16个（7.21%）；疣蝗成虫文库获得201个物种间保守miRNA，若虫文库获得200个物种间保守miRNA，分别对应着1,254,897和269,551条序列拷贝数。其中，两个文库共同表达的序列为186个（86.51%），成虫中特有的为15个（6.98%），若虫中特有的为14个（6.51%）；日本蚱成虫文库获得251个物种间保守miRNA，若虫文库获得239个物种间保守miRNA，分别对应着1,335,438和960,861条序列拷贝数。其中，两个文库共同表达的序列为232个（89.92%），成虫中特有的为19个（7.36%），若虫中特有的为7个（2.71%）。而三个物种间相同的保守miRNA有200个。
（2）长翅素木蝗两个文库共预测出82个新的miRNA，其中，成虫56个，若虫38个，成虫和若虫中都存在的为12个；疣蝗两个文库共预测出307个新的miRNA，其中，成虫117个，若虫211个，成虫和若虫中都存在的为21个；日本蚱两个文库共预测出11个新的miRNA，其中，成虫7个，若虫8个，成虫和若虫中都存在的为4个。
（3）对成虫和若虫两个文库中的保守miRNA进行表达量分析，长翅素木蝗获得了51个表达水平差异极显著的miRNA，疣蝗获得了114个表达水平差异极显著的miRNA，日本蚱获得了54个表达水平差异极显著的miRNA。上述差异表达miRNA的获得为若虫到成虫的生长发育过程中参与的miRNA的鉴定以及相互作用的研究提供了资料。
（4）对上述差异表达miRNA进行靶基因预测，长翅素木蝗对于51个表达水平显著差异的miRNA共预测获得了53429个靶基因，228788个miRNA与靶基因的结合位点，疣蝗对于114个表达水平显著差异的miRNA共预测获得了71699个靶基因，652880个miRNA与靶基因的结合位点，日本蚱对于54个表达水平显著差异的miRNA共预测获得了41004个靶基因，199734个miRNA与靶基因的结合位点。这些靶基因的获得为蝗虫生长发育相关基因的鉴定以及功能研究提供了重要参考。
（5）GO富集分析的结果显示这些靶基因主要富集到新陈代谢过程，而且三种蝗虫均有数百条靶基因富集到生殖、神经系统、呼吸系统、骨骼肌纤维、横纹肌等发育过程中，表明在若虫到成虫生长发育的各个方面都受到miRNA的调控，miRNA参与的广泛性也进一步表明其调控作用的重要性。KEGG分析的结果显示这些靶基因广泛参与到氨基酸等物质代谢通路、信号转导通路以及RNA活动相关通路中，表明这些通路中的关键酶或蛋白因子受到miRNA的调控，miRNA广泛参与到生命活动的各个方面，在生物体内形成了一个复杂的调控网络。